多功能复合菌对玉米幼苗镍和镉胁迫的解毒特征及其机理

微生物可通过与植物的共生作用来降低重金属对植物的毒性,在重金属污染土壤低碳和绿色修复方面具有重要的应用价值。通过水培实验研究了沙福芽孢杆菌N4和睾丸酮丛毛单胞菌ZG2复合菌对玉米幼苗镍（Ni）和镉（Cd）胁迫的解毒特征及其机制。结果表明,在Ni和Cd胁迫浓度为5~20 mg·L^-1的水培条件下,玉米种子萌发和幼苗生长都受到了明显的影响,而复合菌可通过与玉米幼苗的共生作用进行生长繁殖,降低了Ni和Cd对玉米幼苗生长的毒害作用,进而提高了玉米幼苗的株高、主根长、生物量以及叶绿素SPAD值。在Ni和Cd的胁迫浓度均为5、10、20 mg·L^-1的条件下,与对照相比,复合菌可使玉米幼苗茎叶部Ni含量分别降低42.2%、37.0%、35.1%,Cd含量分别降低25.8%、27.2%、28.4%,叶片内较高毒性形态（乙醇提取态和去离子水提取态） Ni的分布比例之和降低13.9%~21.5%,Cd的分布比例之和降低14.7%~20.3%,叶片细胞器中Ni的分布比例降低12.1%~17.0%,Cd的分布比例降低20.7%~29.3%,使Ni胁迫下玉米幼苗茎叶部的Mg含量分别增加21.0%、39.0%、24.1%,Cd胁迫下玉米幼苗茎叶部的Mg含量分别增加29.4%、11.4%、35.9%,并且随着Mg浓度的增加,叶片Ni和Cd的含量进一步降低。研究表明复合菌通过降低玉米幼苗对Ni和Cd的吸收,促进叶片中Ni和Cd向较低毒性形态转化,降低叶片细胞器中Ni和Cd的占比,提高玉米幼苗对Mg的吸收等机制降低Ni和Cd对玉米幼苗的毒性作用,复合菌在Ni和Cd污染玉米耕地土壤修复方面具有重要的应用潜力。     

东北设施叶菜类蔬菜镉铅污染安全生产分区研究

近年来东北地区设施蔬菜种植业发展迅速，导致菜地土壤出现了不同程度的镉（Cd）和铅（Pb）污染，影响了蔬菜的安全生产。本文以保护90%和5%的蔬菜品种为划分依据，利用物种敏感性分布法对Cd和Pb污染设施蔬菜土壤进行了安全生产分区研究。结果表明，蔬菜中Cd和Pb的含量超标率分别为23.53%和20.59%。蔬菜对Cd的富集系数与土壤pH呈显著性负相关关系（P<0.05），而对Pb的富集系数与土壤有机质的含量呈显著性正相关关系（P<0.05）。菠菜和小白菜对Cd的富集能力较强，而油麦菜对Cd的富集能力较弱。小白菜和韭菜对Pb的富集能力较强，而茼蒿对Pb的富集能力较弱。建议设施叶菜类蔬菜宜产区、限产区和禁产区土壤中Cd的含量分别为≤0.43、0.43~2.88 mg·kg^-1和≥2.88 mg·kg^-1；Pb的含量分别为≤24.21、24.21~392.31 mg·kg^-1和≥392.31 mg·kg^-1。设施叶菜类蔬菜对Cd和Pb的吸收富集特征不同，并且在蔬菜样品间也表现出了明显的差异，因此进行宜产区、限产区和禁产区划分对Cd和Pb污染设施蔬菜土壤的安全生产具有重要意义。     

复合菌和鸡粪生物炭对镍和镉污染土壤的修复效果研究

微生物和生物炭通过协同作用可实现重金属污染土壤的低碳、绿色修复,但是目前相关研究较少。本研究通过玉米盆栽试验,研究了多功能复合菌和鸡粪生物炭对镍（Ni）和镉（Cd）污染土壤的修复。研究结果表明,单一和共同作用下复合菌和不同粒径生物炭均能不同程度地固定土壤中的Ni和Cd,减轻Ni和Cd的毒害并降低玉米幼苗对Ni和Cd的吸收,增加根际土壤细菌、真菌群落结构丰富度与物种多样性,其中复合菌和粒径较小的微米生物炭（1.6~55.8 μm）联合修复效果最好。与对照相比,复合菌和微米生物炭联合修复下根际土壤中碳酸盐结合态Ni和Cd的含量分别升高了59.9%和68.4%,有效态Ni和Cd的含量降低了66.5%和53.8%,促进了盆栽玉米幼苗的生长发育,提高了抗氧化能力,使玉米根部的Ni和Cd含量分别降低了49.3%和41.9%,地上部的Ni和Cd含量分别降低了69.4%和53.0%,降低了Ni和Cd在叶片细胞器中的占比,并以低毒形态存在;根际土壤中细菌和真菌的OTU数目显著增加,优势菌群的丰富度和多样性提高,根际土壤微生物群落结构改善。以上研究结果表明多功能微生物和生物炭具有协同修复效应,可为重金属污染土壤联合修复提供理论依据和技术支持。